胡懷雯,易 文
(中南林業(yè)科技大學(xué),湖南 長(zhǎng)沙 410000)
目前,我國(guó)高速公路施工中,很大一部分是在黃土地區(qū)進(jìn)行的。因此很容易遇到邊坡開挖等施工,這種邊坡開挖施工會(huì)形成高速公路的深路塹基礎(chǔ),而這種黃土地區(qū)深路塹的邊坡穩(wěn)定性又是影響高速公路工程質(zhì)量的主要因素之一,因此對(duì)黃土地區(qū)高速公路深路塹邊坡的穩(wěn)定性分析就顯得尤為重要。這里以山西省某地區(qū)的高速公路為例,假設(shè)滑坡面為圓弧坡面的滑動(dòng)面,再根據(jù)假設(shè)條件按照條分法和畢紹普法對(duì)其深路塹的穩(wěn)定性進(jìn)行分析,從而為廣大黃土地區(qū)深路塹的穩(wěn)定性研究有客觀的認(rèn)識(shí)。
分析深路塹邊坡的穩(wěn)定性,首先要知道我們要研究的土層狀況,因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)狀況中的土層狀況比較復(fù)雜,這里我們首先假設(shè)土層中土質(zhì)是均質(zhì)黏性土,然后計(jì)算土的抗剪切強(qiáng)度。研究深路塹滑坡的成因時(shí),我們首先要研究均質(zhì)黏性土邊坡失穩(wěn)破壞時(shí)失穩(wěn)土體的滑動(dòng)面特征,這里先假設(shè)滑動(dòng)面為圓弧滑動(dòng)面。然后,再根據(jù)條分法和畢紹普法驗(yàn)算圓弧坡面的穩(wěn)定性。
條分法的理論基礎(chǔ)是靜力平衡,就是假定在均勻的土質(zhì)中圓弧滑動(dòng)面不受任何外力,在計(jì)算時(shí),把樣本滑動(dòng)體分成相等份的條塊,然后計(jì)算土塊相對(duì)滑動(dòng)中心的抗滑動(dòng)力矩和滑動(dòng)力矩,根據(jù)得出數(shù)據(jù)的兩者之比判定是邊坡否穩(wěn)定。
畢紹普法主要關(guān)注的時(shí)土塊間的側(cè)向力,在驗(yàn)算過程中,通常為了簡(jiǎn)化運(yùn)算量,假設(shè)土塊間的側(cè)向力相互抵消。
條分法和畢紹普法的邊坡穩(wěn)定系數(shù)公式即公式(1)和公式(2)
簡(jiǎn)化的畢紹普法
圖1 路塹邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算圖
根據(jù)所設(shè)計(jì)施工路段所穿越黃土溝梁地貌、梁面寬緩和最大挖方高等基本參數(shù),按照假象的圓弧滑動(dòng)面,驗(yàn)算算該路塹邊坡的穩(wěn)定性。
第一步,找出危險(xiǎn)圓弧滑動(dòng)面的中心。由實(shí)際路塹坡度查表得出 α1和 α2,根據(jù)費(fèi)倫紐斯“4.5H”法作圖畫出交點(diǎn),然后作危險(xiǎn)圓滑動(dòng)面的線段,在該線段的垂直方向確定圓心O1,再在此線段上確定O2、O3、O4三個(gè)圓心位置,最后確定圓心O5、O6。 輔助線段做法如圖1。
第二步,對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。可以根據(jù)(1)公式進(jìn)行驗(yàn)算,也可以根據(jù)(2)公式驗(yàn)算。
第三步,實(shí)際施工中,深路塹邊坡是受多種因素作用的。因此,要求設(shè)計(jì)者盡量根據(jù)實(shí)際施工中的外部環(huán)境對(duì)路塹進(jìn)行驗(yàn)算。盡可能的把路塹所處的外部環(huán)境以及實(shí)際受力狀況都在所建模型中有所體現(xiàn)。
面對(duì)黃土地區(qū)易發(fā)生的滑坡災(zāi)害,打抗滑樁是主要的治理方案。這里我們介紹抗滑樁結(jié)構(gòu)中的典型結(jié)構(gòu)——框架式抗滑樁。
我們首先采取框架式雙排樁結(jié)構(gòu)。采取框架式雙排樁結(jié)構(gòu)要設(shè)計(jì)的主要參數(shù)有樁距和框架梁剛度。樁距是框架式抗滑樁的樁距是指相鄰兩樁形心主軸之間的距離,在設(shè)計(jì)它的時(shí)候必須注意兩排樁距的合理度。這不僅關(guān)系框架抗滑樁的穩(wěn)定性能,也關(guān)系著整個(gè)工程的造價(jià)。框架梁有橫向梁和縱向梁兩種,因此框架梁的剛度也應(yīng)該區(qū)分出來(lái)。橫向框架梁是將每排樁剛性連接在一起;縱向框架梁是將兩排樁剛性連接起來(lái)。他們要根據(jù)滑坡的設(shè)計(jì)來(lái)安排放置,橫向梁垂直于滑坡面;縱向梁與滑坡面平行。這樣通過縱向梁和橫向梁之間的連接,構(gòu)成具有大剛度的空間架構(gòu)。這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)使縱向梁在一定程度上可以對(duì)前后兩排樁的受力進(jìn)行平衡,充分利用雙排樁結(jié)構(gòu)固定路塹。
介紹完雙排樁框架梁,我們研究一下錨桿框架梁在增強(qiáng)路塹穩(wěn)定性中的原理及作用。錨桿框架梁的結(jié)構(gòu)基本構(gòu)成:由錨桿先固定在外邊坡,另一端穿過邊坡滑動(dòng)面,從而與抗滑樁共同構(gòu)成空間穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是利用錨桿的錨固力固定住不穩(wěn)定的坡體,使其處于高圍壓三向應(yīng)力作用當(dāng)中。錨桿框架梁根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn),主要用在不需要大規(guī)模開挖的路段。
錨桿框架梁的施工流程是:確定孔位→鉆機(jī)就位→調(diào)整角度→鉆孔→清孔→安裝錨桿→注漿→制作框架梁。
錨桿框架梁施工步驟:第一步,錨桿孔測(cè)量放線;第二步,鉆孔設(shè)備選擇;第三步,安放錨桿鉆機(jī);第四步,鉆進(jìn)方式選擇;第五步,鉆進(jìn)過程控制;第六步,設(shè)計(jì)孔徑孔深;第七步,清理錨桿孔;第八步,錨桿孔檢驗(yàn);第九步,錨桿體制作及安裝;第十步,錨固注漿;第十一步,制作錨固框架梁的框架。
在施工過程中,要注意在每個(gè)框格中心設(shè)1根1.5m長(zhǎng)的Φ8帶鉤鋼筋掛網(wǎng),其用Φ30mm風(fēng)鉆成孔,并灌入M30水泥砂漿錨固;框架豎梁、橫梁的終點(diǎn)及伸縮縫處,主筋彎起10cm;施工前先做錨桿抗拔試驗(yàn),試驗(yàn)孔數(shù)不少于3孔,要求錨桿抗拔力土層不小于80kN,巖層不小于160kN。
根據(jù)對(duì)我國(guó)山西地區(qū)深路塹穩(wěn)定性分析和框架梁結(jié)構(gòu)的研究,總結(jié)了黃土地區(qū)深路塹邊坡的滑坡成因,對(duì)以后的高速公路深路塹地層研究進(jìn)行了學(xué)習(xí)。然后根據(jù)以前對(duì)邊坡防滑的施工經(jīng)驗(yàn)以及防滑方案的研究,為以后黃土地區(qū)高速公路建設(shè)與加固提供了可行的方案。
[1]戴自航.抗滑樁滑坡推力和樁前滑體抗力分布規(guī)律的研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2002,21(4):517~521.
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